石英砂陶粒组合支撑剂导流能力实验研究

为优选现场压裂设计25~35 MPa 闭合应力下支撑剂,使用FCES-100 裂缝导流仪根据SY/T 6302—2009 推荐方法测量了长庆现场用陶粒和石英砂破碎率和导流能力、石英砂与陶粒不同体积比混合导流能力,以及石英砂后尾追不同比例陶粒导流能力。结果显示:不同闭合应力下石英砂与陶粒组合体积比为1∶1,2∶1,3∶1 时,石英砂后尾追陶粒导流能力大于石英砂陶粒均匀混合导流能力,闭合应力越高,差距越明显,相同条件下优选尾追型;混合型和尾追型石英砂和陶粒体积比均为1∶1 时,混合型导流能力接近尾追型。闭合应力35 MPa 储层,选用1∶1 混合型或尾追型,考虑成本因素建议选择尾追型2∶1; 闭合应力25 MPa 储层考虑成本推荐3∶1 尾追型;闭合应力20 MPa 储层推荐4∶1 尾追型。25~35 MPa 闭合应力下支撑剂组合中陶粒占比达到50% 即可提供足够导流能力,其值可作为陶粒使用上限。实验数据为现场闭合应力在25~35 MPa 储层支撑剂的优选提供了重要依据。     

石英砂替代陶粒对页岩气井产量的影响分析

通过对比石英砂和陶粒在不同铺置浓度和不同粒径条件下的短期导流能力和长期导流能力,揭示了陶粒比石英砂在短期导流能力和长期导流能力方面有着明显的优势,且随着闭合应力的增加陶粒在导流能力方面的优势在扩大,导流能力方面的优势对页岩气井的累产影响明显。虽然使用陶粒增加了成本,但是单井增加的可采储量以及所获得综合经济效益可能完全超出所增加的成本。使用陶粒支撑剂支出的成本大概在生产100 d左右就能收回,5年的累计产量比使用石英砂增加约为17.04%,以页岩气主要示范区(涪陵)单井产量为(1.1～1.4)×10⁸m³进行估算,使用陶粒后单井产量最终能够增加(1 870～2 388)×10⁴m³。     

杭锦旗地区致密气藏石英砂替代陶粒可行性实验研究

为了满足鄂尔多斯盆地杭锦旗地区低成本压裂改造的需要,根据杭锦旗地区不同区块闭合压力特点,开展了不同岩板对长期导流能力的影响、不同粒径对长期导流能力的影响、石英砂铺砂浓度的界定以及石英砂替代陶粒导流能力分析等实验研究工作。结果表明：1)在相同的闭合压力加载条件下,长期导流能力大小与石英砂所占支撑剂比例呈负相关;2)随着闭合压力加载时间的延长,支撑剂破碎和嵌入程度逐渐严重,30 h以后,人工裂缝导流能力损失明显;3)石英砂与陶粒的混合比例为2∶8,3∶7和4∶6时,其导流能力均满足闭合压力为35～50 MPa的要求,能够实现用石英砂替代陶粒而达到降低压裂成本的目的。以上成果认识,对杭锦旗地区石英砂替代陶粒压裂改造及实现低成本战略具有一定指导意义。     

石英砂陶粒组合支撑剂导流能力影响因素

为探究石英砂陶粒组合支撑剂导流能力的影响因素,首先通过单因素实验分析了石英砂占比、压裂液类型、铺砂浓度、闭合压力的影响,然后根据均匀设计实验,利用灰色关联分析了各因素的影响程度.结果 显示:4个因素对导流能力的影响程度从大到小分别为闭合压力、铺砂浓度、支撑剂配比、压裂液类型;不同配比中,闭合压力为40.0 MPa时,陶...     

页岩气无限导流压裂井压力动态分析

我国页岩气可采资源量巨大,但页岩气藏大多数井的自然产能很低或无自然产能,开发过程中要实施储层压裂改造才具备生产能力。为此,在常规气藏压裂研究的基础上,针对页岩气产出过程中的降压、解析、扩散、渗流等特点,从页岩气渗流机理入手,以点源函数方法为基础,应用菲克拟稳态扩散模型,研究了页岩气在基质和裂缝中的单相流动,建立了页岩气藏无限导流压裂井评价模型,讨论了吸附系数、裂缝储容系数和窜流系数等参数对压力动态的影响,分析了页岩气藏压裂井动态特征及部分参数估计方法,解决了无法确定页岩气藏动态参数的难题,首次绘制了页岩气藏压裂井典型曲线。研究成果可为页岩气藏的合理高效开发提供技术支持。     

石英砂用于页岩气储层压裂的经济适应性

四川盆地长宁—威远地区页岩气储层最小主应力介于44~68 MPa,一直使用可在高闭合压力下保持高导流能力的40~70目陶粒作为主要的支撑剂,但用量大、成本高。为了进一步降低支撑剂的成本,在采用气藏数值模拟方法论证储层所需的支撑裂缝导流能力的基础上,利用页岩气井生产分析结果和人工裂缝模拟结果研究储层作用在支撑剂上的有效应力、有效应力的加载速度和支撑剂的铺置浓度,提出了适合该区页岩气井压裂支撑剂导流的实验方法,评价了石英砂的导流能力及其对页岩气产能的影响,并利用该方法进行了支撑剂的筛选和现场试验。结果表明:(1)页岩基质渗透率小于6.0×10-4 m D时,主裂缝导流能力介于0.8~1.0 D·cm、分支裂缝导流能力介于0.05~0.10 D·cm即可满足生产需求;(2)当主裂缝垂直于最小主应力方向、分支裂缝垂直于主裂缝时,该地区页岩储层作用在主裂缝内支撑剂上的有效应力最大值为54 MPa,作用在分支裂缝内支撑剂上的最大有效应力约为69 MPa;(3)对标准支撑剂导流能力评价实验方法进行了修改——应力加载速度为1.0 MPa/min,支撑剂铺置浓度为2.5 kg/m2,最高加载压力设定为70MPa;(4)优选70/140目石英砂能够满足该区页岩气井压裂需求。在该区2个平台4口井的应用效果表明,将石英砂比例从30%提高到70%~80%,单段产气量无明显变化,单井可以节约支撑剂成本60万元~100万元,如果石英砂本地化,则成本可进一步降低。结论认为,该项成果为在基质渗透率极低的致密油气储层中采用石英砂替代陶粒以降低成本提供了技术支撑。     

页岩气网络压裂支撑剂导流特性评价

页岩气水平井长缝网络压裂支撑剂铺置浓度低,嵌入伤害大,导流特性与常规油气藏不同,与北美页岩气水平井中短缝压裂也有明显差异。为评价不同类型支撑剂在低铺砂浓度下的导流特性,采集龙马溪组地层页岩露头制作试验岩样,使用 FCES-100 裂缝导流仪对陶粒、石英砂、覆膜砂3种类型支撑剂在不同粒径、不同铺砂浓度和不同闭合压力条件下的导流特性进行了评价。结果表明:支撑剂类型、闭合压力和铺砂浓度对页岩支撑裂缝的导流能力影响较大;中高闭合压力和低铺砂浓度条件下,覆膜砂的导流能力最大,陶粒次之,石英砂最小。评价结果可为页岩气ESRV（effective stimulation reservoir volume）网络压裂裂缝导流能力的优化、支撑剂的优选和压裂设计提供依据。      

石英砂支撑剂长期导流能力变化规律实验研究

利用石英砂代替陶粒支撑剂能有效降低施工成本,在致密油气藏压裂改造中广为应用。为探究石英砂支撑剂对裂缝长期导流能力的影响规律,选用20～40目、40～70目和70～140目石英砂,开展长期导流能力测试实验,探究闭合应力、铺砂浓度、粒径组合、铺置模式等因素对石英砂长期导流能力的影响并拟合参数化经验模型。研究认为：长期导流能力随铺砂浓度的增加,先升高再降低,反映了从“支撑”到“封堵”的演化;在低铺砂浓度条件下,大粒径石英砂易破碎堵塞流道,因此可在高闭合压力储层优选细砂,在低闭合压力储层优选中砂或粗砂;在考虑混合铺置时,应先采用低黏度压裂液泵送大粒径石英砂,后采用高黏度压裂液泵送小粒径石英砂。同时文章给出的混合铺置导流能力预测模型适用于混合铺置支撑剂粒径及比例的优化设计。     

硅烷偶联剂对石英砂压裂支撑剂短期导流能力的影响研究

水力压裂是油气增产的重要开采方式,石英砂压裂支撑剂是水力压裂法施工时使用的关键材料。由于石英砂压裂支撑剂短期导流能力低,因而不能使油气的产量增加。通过硅烷偶联剂改性提高了石英砂压裂支撑剂短期导流能力。采用四种硅烷偶联剂,包括γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570)、乙烯基三甲氧基硅烷(A171)、乙烯基三乙氧基硅烷(A151)、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷(A172),对70-140目石英砂压裂支撑剂进行改性,研究了闭合压力为10～60 MPa时不同种类硅烷偶联剂对样品短期导流能力的影响。结果表明,当硅烷偶联剂相同时提高闭合压力,造成短期导流能力持续降低。当闭合压力相同时,KH570和A172所得样品短期导流能力分别为最高(54.18～6.19μm²·cm)和最低(36.41～2.21μm²·cm),A171和A151所得样品短期导流能力在前两者之间,分别为49.23～5.21μm²·cm和42.38～4.91μm²·cm。该研究结果能有效提高石英砂压裂支撑剂短期导流能力,可为制造高短期...     

长宁地区石英砂替代陶粒先导性试验及效果评价

为应对国际低油价冲击,北美页岩气开发区块大幅提高了石英砂使用比例,而国内页岩气井压裂主体采用70/140目石英砂+40/70陶粒组合支撑剂,陶粒约占70%。开展了石英砂室内导流能力测定,结合长宁地区页岩储层渗透率参数,采用数值模拟论证了石英砂替代陶粒在长宁地区可行。基于单井累计产量最大化的目标函数,明确了压裂试验参数:单段1 800 m~3压裂液,160 t支撑剂,70/140目石英砂:40/70目石英砂=3∶7。先导性试验方案顺利实施后,降本增效显著,与地质参数相当的邻井相比,试验井折算1 500 m改造段长测试产量提高67%,单井折算1 500 m改造段长支撑剂成本降低145万元。进一步论证了试验方案的可行性,为后期石英砂替代陶粒推广应用积累了宝贵的现场经验。     

酸化压裂导流能力的系统实验研究

评价酸化压裂工艺增产措施成功的标准 ,就是看其产生的导流能力的大小 ,但这是很难预测的。我们做了一系列实验 ,在岩心室里使岩心在下面的条件下进行酸化 :酸液在垂直裂缝中呈线性流动 ,并且有酸液滤失现象 ,然后对作为闭合应力函数的裂缝导流能力进行测量。结果发现 ,增加酸液的接触时间有时会降低裂缝的导流能力 ,酸液滤失会增加裂缝的导流能力 ,并且Nierode -Kruk预测方法能准确预测岩石埋藏压力和闭合应力对酸压导流能力的影响。我们也观察到 ,当酸液在裂缝表面产生一深的酸蚀槽时能产生很高的导流能力     

高导流自支撑酸化压裂室内实验研究

针对常规酸化压裂刻蚀形成的点状支撑裂缝在高闭合应力条件下导流能力快速衰竭的问题,设计了一种新型的自支撑酸化压裂方式,实现酸蚀裂缝的面状支撑。运用室内酸蚀裂缝导流能力测试技术,测定了闭合应力为20~90 MPa条件下的自支撑裂缝导流能力。利用三维形貌扫描手段,评价了自支撑模式的缝面刻蚀特征和支撑高度。结果表明,自支撑模式下裂缝支撑高度提高约4倍,在闭合应力为50 MPa条件下酸蚀导流能力提高了41.8%,裂缝支撑的有效性、稳定性得到彻底改善。自支撑酸化压裂技术对于延长深井、超深井酸化压裂措施有效期以及提高深层油气藏开发效果具有重要意义。     

页岩气藏储层压裂实验评价关键技术

页岩气藏勘探开发潜力巨大,因其基质具有超低渗透特点,使得开发过程中需要进行大规模水力压裂,裂缝网络是获得工业性气流的关键。页岩气井的缝网压裂设计有别于常规低渗透砂岩储层压裂设计,特殊的室内实验评价技术是缝网压裂设计的重中之重。为此,从常规的压裂实验评价入手,分析对比了致密砂岩气与页岩气储层力学性质特征,针对页岩岩石脆性特征以及储层岩心敏感性等实验评价关键技术,开展了大量的实验评价研究,并与现场压裂缝高示踪剂监测、地面微地震裂缝监测结果进行了对比分析。所取得的认识可为页岩储层实验评价分析及缝网压裂优化设计提供参考。     

陶粒支撑剂和兰州压裂砂长期裂缝导流能力的评价

本文介绍了陶粒支撑剂和兰州压裂砂长期裂缝导流能力的室内试验研究,探讨了裂缝导流能力的递减规律及其影响因素。针对长庆油田的地质条件认为,兰州砂做为现场常用的支撑剂,应通过调节粒度等措施来提高导流能力。同时,还建议使用氟硼酸清洗裂缝支撑砂层,使之成为提高压裂效果的有力措施。     

江苏油田水力压裂裂缝导流能力提高方法实验研究

裂缝导流能力是影响水力压裂改造效果的重要因素。目前,胍胶压裂液得到广泛应用,但其中含有的水不溶物以及破胶后形成的残渣会对裂缝导流能力造成一定伤害,从而降低压后增产效果。本文针对江苏油田压裂现状,研究了胍胶压裂液对裂缝导流能力的伤害程度,分析了压裂液对裂缝伤害的机理,提出了裂缝导流能力的提高方法。研究表明稠化剂浓度、支撑剂铺置方式的优化以及羧甲基胍胶压裂液、生物酶破胶剂的应用,可以有效降低胍胶压裂液对裂缝导流能力的伤害。研究结果对压裂液的优选、压裂设计方案的优化具有指导意义。     

页岩气藏压裂支撑剂沉降及运移规律实验研究

页岩气资源储量巨大,但由于页岩渗透率低,往往需要压裂才能有效开采。滑溜水压裂有利于形成复杂的裂缝网络,是中外页岩储层压裂改造首选的压裂液体系。由于滑溜水粘度低,携砂能力差,增加了滑溜水压裂的风险。中国在该领域的研究尚处于起步阶段,尤其对滑溜水携砂支撑剂沉降及运移规律的研究更少,同时缺乏必要的实验手段。为此,设计了裂缝模拟装置,通过实验模拟了施工排量、缝宽、支撑剂粒径、压裂液粘度和砂比等参数对裂缝内支撑剂沉降和运移规律的影响,获得不同参数下支撑剂的沉降速度和水平运移速度,分析了各因素的影响规律,并求解了各因素对支撑剂沉降速度和水平运移速度的修正系数。结果表明,随着缝内流速和压裂液粘度的增大,支撑剂沉降速度减小,水平运移速度增大;随着支撑剂粒径与缝宽比值和砂比的增大,支撑剂沉降速度和水平运移速度均减小。     

基于缝网导流有效性评价的深层页岩气压裂支撑剂优化设计

深层页岩气储层埋藏深、温度高、地层应力大、岩石塑性强,导致压裂缝网复杂度低,缝网导流能力不足,极大影响了深层页岩气储层的压裂效果。评价深层页岩气压裂缝网的有效性,可以指导深层页岩气储层通过高效地压裂改造获得稳定高产的页岩气产能,具有重要的商业价值。基于川东南丁山地区深层页岩地质条件与裂缝导流能力实验,开展了深层页岩高闭合应力条件下裂缝导流有效性评价。结果表明：随着闭合应力的增大,自支撑裂缝与支撑裂缝导流能力呈快速递减的趋势,当闭合应力达到55 MPa时,自支撑裂缝的导流能力仅为0.1μm²·cm,反映了深层条件下剪切裂缝难以满足流体流动的现状;在铺砂条件下,当闭合应力大于69 MPa时,粒径为40/70目的陶粒可有效满足主裂缝的导流要求,粒径为70/120目的陶粒与石英砂均可达到分支裂缝的导流要求;同时定量计算了满足主裂缝与分支裂缝导流要求的最低铺砂浓度,并绘制了不同类型、粒径的支撑剂用量设计图版。研究成果为深层页岩气储层压裂的支撑剂选择与优化提供了技术参考。     

页岩气压裂用滑溜水的研究及中试应用

针对页岩气储层超低渗透率（一般在毫微达西至微纳达西之间）、生产周期长和开采寿命长的特点,压裂施工规模大（“千方砂万方液”）,施工排量k（8—15m3／min）,施工摩阻高,因此室内在优选高效减阻剂、助排剂、防膨剂的基础上,开发了一种速溶、低粘、低摩阻、高防膨率、易返排的滑溜水。经室内评价和中试应用表明本品滑溜水在管径1寸半连续油管,排量0．17m3／min时,国外滑溜水降阻率为60．62％,而本品滑溜水则为64．74％,说明此体系具有较低的摩阻}生能和耐剪切性能,达到或超过国外水平。     

礁石坝区块页岩气压裂用滑溜水体系研究

随着页岩气压裂过程中,井的垂直深度的不断加深,对滑溜水的减阻性能要求越来越高。为了大幅
度降低施工摩阻,降低施工压力,改善压裂改造效果,研发出了一种低摩阻的滑溜水体系。通过黏土防膨实验,优
选出最佳防膨剂浓度为１％;通过测定助排剂溶液的表面张力值,优选出的助排剂为ＦＣＳ－２８３,浓度为０．５％;将减
阻剂与优选出的配伍性能好、协同效应好的黏土稳定剂、助排剂等复配形成了一系列新型滑溜水体系,测定体系了
减阻率。实验优选出的滑溜水体系为１％防膨剂＋０．５％ＦＣＳ－２８３＋０．１７５％ＪＣ－Ｊ１０,其减阻率达７３．５％。该体
系能够大幅降低滑溜水摩阻,降低大型压裂的施工成本。